基于CiteSpace知识图谱的冻土路基研究现状与趋势分析

冻土路基的稳定性对于寒区公路与铁路的安全运营至关重要。为全面了解冻土路基领域的研究现状及发展趋势,利用知识图谱工具CiteSpace对中国知网和Web of Science数据库中冻土路基相关文献进行了可视化分析。检索时间范围为2000年1月1日—2023年8月31日,共纳入1 027篇中文文献和854篇英文文献。结果表明:自2000年以来,冻土路基研究的发文量总体呈增长趋势;从2017年开始,英文文献的发布数量逐渐超过中文文献,其中我国学者在国际期刊的发文量占到80%左右;国内研究机构之间合作较为密切,以中国科学院西北生态环境资源研究院和北京交通大学为核心的科研机构及院校在冻土路基的研究中起着主导作用,而国际机构间的合作还有待加强。关键词聚类与突现图谱表明,冻土路基的研究主要围绕多年冻土路基的稳定性、路基病害与补强措施、季节冻土路基的病害防治展开。近几年,冻土专家学者们聚焦于新型路基稳定措施,路基的水、汽迁移机理,以及高铁路基的冻胀防治研究,新材料、新技术及新结构不断被引入到冻土路基研究。未来随着新能源、材料学、人工智能、合成孔径雷达干涉测量(InSAR)等新一代技术与机械化的融合,冻土路基的稳定性补强措施和季节冻土路基的防冻胀措施会在提高效果的同时更加注重环保理念,冻土路基的施工、管理及监测也会不断向着数字化和智能化发展。

青海冻土地区路基施工技术

青海高原路基工程极易发生冻胀融沉等病害,对道路施工造成巨大不利影响。论文从寒区冻土路基的设计施工原则出发,总结出青海高原冻土地区公路工程设计施工的总体原则,通过合理选择路基材料、设置试验段、特殊路基处理、“截、排、引”共同治水、合理选择施工季节等多措施综合防治冻害。

冻结层上水渗流对斜坡稳定性影响分析

为了研究冻土斜坡路基中冻结层上水渗流对斜坡稳定性的影响,本文基于强度折减法、莫尔—库仑屈服准则和达西定律建立数值模拟模型,对路基修筑前后、缓坡陡坡工况下的冻结层上水渗流场和土体变形进行了模拟计算。结果表明:路基修筑改变了渗流路径和渗流速度。受路基传热的影响,路基下多年冻土产生融化,冻土上限有所下降并形成融化槽。冻土上限界面是潜在的滑移面,斜坡坡度越大,多年冻土上限融化下降的深度越大,产生塑性变形而滑动失稳的可能性越大。建议做好路基排水,避免水分在路基坡脚聚集,以提高路基稳定性。

藏区季节性冰冻地段路基施工技术要点

G248线大岭山至新城二级公路处于甘南藏族自治州东部,海拔较高,冬季气温低,属于季节性冰冻地区。在季节性冰冻地区修建公路时,首先要考虑的就是冻胀作用导致公路出现翻浆、冻胀、拥包等病害。因此,在施工前就选择适宜的填料,做好排水设施,从而避免通车运营后经常需要进行维修和养护。

寒冷地区高速公路路基冻害病因分析及处理措施

以山西省长治市长子县某重建公路工程为例,基于既有公路中所出现的沉降变形、冻胀以及翻浆三方面病害探讨造成此类冻害的病因以及预防、处理措施。结果表明,公路项目中的排水工程作业质量、环境温度、路基土质以及土壤含水量等都会诱发公路路基冻害问题。完善路基防水排水处理、提升路基填土高度以及改善路基填料配比等病害处理措施能有效优化公路路基的抗冻害能力。

某高原公路含盐冻土力学强度研究

基于控制温度、含盐率、含水率3个变量的低温GDS三轴试验,研究温度、盐分、水分三因素综合作用对高原多年冻土动、静力学强度的影响。结果表明:温度降低使得冻结含盐细砂的黏聚力、内摩擦角增大,在低围压范围内抗剪强度随围压增大而线性提高,抗剪强度随温度降低而降低;在动荷载作用下冻结含盐细砂的破坏振次随动荷载的提高而降低;温度对冻结含盐细砂的动强度影响为温度越低,含冰量越大,自由水含量越低,动强度越高。

碳中和目标下严寒地区近零能耗建筑发展思考

通过梳理我国碳中和的发展历程,将建筑运行阶段作为研究重点,分析如何在合理情况下减少建筑碳排放量,助力严寒地区早日实现碳中和目标。

FAO-PM法估算季节性冰冻地区路基土潜在蒸发蒸腾量

为准确估算东北东部山地润湿冻区(Ⅱ_(1)区)路基土平衡湿度,引入联合国粮农组织Penman-Monteith法(FAO-PM)估算气候因素控制型路基土潜在蒸发蒸腾量,以解决Thornthwaite法在负温时潜在蒸发蒸腾量计算值为0的问题。详细阐述了FAO-PM模型中5个气候因素的具体含义,并给出算例说明计算流程;根据Ⅱ_(1)区内6个气象台站月均气象数据计算得到各地路基土潜在蒸发蒸腾量;分析主要气候因素对路基土潜在蒸发蒸腾量的影响规律与程度。研究表明:Ⅱ_(1)区各地路基土全年潜在蒸发蒸腾总量为71.14~87.37 cm,负温时该值为8.27~12.39 cm,占全年总量的9.8%~15.7%;潜在蒸发蒸腾量与各地平均气温的显著正相关关系可在一定程度上削弱与其他气候因素的负相关关系;负温条件下,路基的潜在蒸发蒸腾量与平均气温、平均风速和平均日照时数呈正比,与平均相对湿度呈反比;FAO-PM法估算的逐月潜在蒸发蒸腾量与气象站实测数据的误差范围为0.47~13.22 cm,负温时误差范围为0.47~4.31 cm。因此,FAO-PM法适用于估算公路自然区划Ⅱ_(1)区路基土潜在蒸发蒸腾量,且具有可接受的估算误差。

水泥稳定碎石基层施工技术在高寒地区道路建设中的创新应用

水泥稳定碎石基层施工技术在市政道路施工中体现出十分突出的应用效果,对于提升高寒地区道路强度与防冻能力也发挥关键作用。采取水泥稳定碎石基层施工技术同时创新性地加入粉煤灰与振动方案的实施有效将道路横向裂缝间距扩大至原来的3倍左右,每公里的龟裂病害数量也显著减少。实践证明,该技术方案针对高寒地区市政道路冻害处理体现出十分显著的适用性。

大兴安岭岛状冻土区公路路基设计研究

与青藏高原多年冻土相比,大小兴安岭地区多年冻土具有一定的独特性,而该地区多年冻土处理的成功经验相对偏少。本文结合国道332线阿库公路多年冻土路段的分布特征和地质勘察成果,并通过对已有的多年冻土筑路技术分析,得出了高纬度岛状多年冻土的路基设计方案,为大兴安岭地区类似工程建设提供参考借鉴。

吉林省公路风吹雪分布特征及原因分析

为了研究吉林省公路风吹雪的分布特征,采用现场调研与Ansys Fluent软件仿真模拟相结合的方式,绘制吉林省公路风吹雪分布地图;以吉林省受灾最多的路基横断面形式为例,以主要地形区雪季平均风速为代表风速仿真模拟,结果表明:吉林省公路风吹雪分布特征的主要影响因素是风速。

青藏公路多年冻土段沥青路面热量平衡及路基稳定性研究

为彻底了解和治理青藏公路多年冻土段路基病害 ,选择昆仑山垭口和 6 6道班两种不同冻土类型路段 ,首次在沥青路面上开展路面辐射和热量平衡观测 ,并同时和路旁天然场地自然下垫面进行同项目的对比观测 .通过观测和计算 ,研究了不同冻土类型路段沥青路面下热量收支状况及路基热量年周转 ,找出了致使路基沉陷及产生融化核的根本原因 ,并对路基内融化核形成演化及其稳定性进行分析 ,计算了路基下人为上限达到最大深度及所需时间和融化核的最终稳定厚度 ,为青藏公路整治提出了可行性措施 .

青藏高原多年冻土地区公路路基变形

通过对现场实体工程的长期监测资料和路基破坏机理分析研究 ,使我们对沥青路面对多年冻土的严重影响 ,导致多年冻土的升温与退化 ,使路基产生较严重的不均匀下沉变形 ,及其它所引起的一系列路基病害问题的发生发展过程有了较为系统和深刻认识 ,取得了大量现场实测资料及研究成果 .讨论了高温多年冻土地区冻土路基的变形特征 ,以及冻土路基变形与工程地质条件的关系 。

多年冻土路基水-热-力耦合理论模型及数值模拟

在建立多年冻土地区路基非稳态温度场控制方程、水分迁移的有限元控制方程和路基变形场及应力场计算模型的基础上,提出水热力耦合模型。以青藏公路唐南段K3393+950的冻土路基为计算对象,得出了1月份路基温度场、水分场及应力场(变形场)的分布规律:路基温度场内部存在着未冻土核;水分场在温度梯度的作用下有向冻结冰锋线迁移的趋势;在负温条件下,土体的体积含冰量超过临界值时,将产生冻胀现象。研究结果表明,多年冻土地区路基的温度场、水分场及应力场一直处于动态变化中,路基的热状况、水分状况与变化规律及由此引起的应力重分布是引起道路冻害的主要因素。

寒区公路路基温度场的自动监测与特性

针对寒区公路路基温度场的观测存在外部环境复杂、自动与连续观测难以实现等困难,采用DS18B20温度传感器、STC89C58单片机、DS12C887时钟和AT24C256外部扩展数据存储器组成观测系统,外接锂电池供电,对路基温度场实现了自动采集、储存和无间断观测。结果表明:在冻融循环期内,最大冻深在路基顶面下2.3 m,比天然地基深0.85 m,说明路基填筑改变了原天然地基温度场的状态;与气温变化时间相比,路基冻深变化在次年3月份达到最大,存在50 d左右的滞后期;在路基冻融过程中呈现不均匀现象,融化期内,路基内部存在马鞍形未化冻土区域,并在融化末期产生未化冻土核;其观测结果可作为寒区公路路基病害的分析依据。

保温处理措施在多年冻土区道路工程中的应用

阐述了保温处理措施保护多年冻土的原理 ,认为保温材料下部地温年变幅的减小是保温处理措施保护多年冻土上限下降的主要效果 .青藏公路昆仑山越岭地段保温处理试验路段路基、路肩及天然地表下的地温观测资料证实 ,保温处理处理措施并不能改变因修筑路基而引起的路基吸热趋势 ,但是保温处理后浅层地温下降 ;地温年变幅明显减小 ,多年冻土上限比无保温处理路段高 .青藏铁路北麓河试验段保温处理试验路段半年的观测资料表明 ,保温层上下面温度存在巨大差异 ,充分体现了保温材料的热阻效应 ,可望大幅度减小保温材料下部地温的年变幅 ,起到保护或延缓多年冻土融化的效果 .

青藏公路多年冻土区冻土工程研究新进展

系统回顾了青藏高原多年冻土区公路工程冻土研究的过程和研究的内容 ,重点阐述了 90年代开展的冻土研究的研究成果 ,从冻土工程地质、路基下冻土温度场、冻土环境的影响、冻土工程分类、地理信息系统 5个侧面 ,来反映近年来在青藏公路研究中所取得的研究成果 。

寒区路堤通风管的自然通风能力

针对青藏高原多年冻土地区采用的通风管路堤,利用工程流体力学理论分析了通风管系统中存在的沿程摩擦阻力损失和局部阻力损失,并根据通风管自然通风的驱动力等于路堤两侧的风场压力差,获得了通风管系统考虑沿程摩擦阻力损失和局部阻力损失的风速计算公式。结果表明:运用该公式能快速计算各种路堤通风管的通风能力,便于工程应用;加装采风口通风管路堤比传统通风管路堤能更有利于路堤及其土层的降温。

高海拔高寒地区多年冻土路基施工技术

阐述了新疆某项目部高海拔高寒地区多年冻土路基的施工技术措施,特别是对冻土路基处理的工序流程,填石路基、碎石垫层、防水土工膜、土工格栅、路床施工等施工工艺及注意事项做出详细的介绍,并针对高海拔高寒地区多年冻土路基的处置方法等进行详细的分析。

基于COMSOL Multiphysics季节性冻土冻胀试验与数值模拟

为研究季节性冻土在冻结过程中各物理场间的耦合作用机制,在封闭条件下开展了直径10cm、高25cm土柱单向冻结试验,并结合COMSOL Multiphysics数值模拟软件,模拟了温度场、水分场、位移场及应力场随冻结时间的变化规律。结果表明:在试验初期的前7h,土柱温度下降速度较快,且距离冷源越近,温度下降得越快,降温的幅度也越大;冻结至30h,距土柱顶层2~4cm的范围内富含有大量冰晶体,该区域土体的冻胀量与应力最为集中,土柱最大冻胀量达到约2.62mm,且冻胀变形量趋于一种稳定状态。